Mettez le feu

Mais oui, mettez-donc le feu à votre avion! Je ne parle pas d'un incendie bien sûr, mais de feu de position, d'atterrissage ou à éclats: rien de tel pour mettre en lumière un appareil flambant neuf. Vous brulez d'envie d'allumer votre modèle? Voici quelques éclaircissements sur la mise à jour de cette brillante idée...

Texte et photos: Laurent Schmitz

Autant le dire de suite, équiper une maquette de son éclairage complet est une entreprise longue et complexe. Souvent, ce sont des dizaines de feux qu'il faut installer, ce qui nécessite la conception d'un véritable réseau d'alimentation. Il est aussi très difficile de trouver une documentation correcte, surtout pour les avions militaires ou anciens.

Heureusement, pour ceux qui sont moins fanatiques il est désormais possible d'obtenir des résultas étonnants avec des moyens simples et pour un prix réduit. La première étape est de choisir l'éclairage à reproduire.

Feux de position
Les feux de position (navigation lights) sont présents sur presque tous les aéronefs. Ils sont au nombre de trois, situés aux extrémités de l'avion: rouge à gauche, vert à droite et blanc derrière. Le principe est dérivé du code de la route. Si un pilote aperçoit un feu rouge dans la nuit, cela signifie que l'avion vient de la droite et que celui-ci a priorité. Si le feu est vert, c'est qu'on a soi-même la priorité. Notez que les feux de position ne clignotent jamais.

Feux clignotants
Il existe toute une gamme de feux clignotants sur les avions réels. Les combinaisons d'équipements varient beaucoup d'un modèle à l'autre, parfois même d'un avion à l'autre selon le propriétaire. Certains produisent une lumière très brève; comme un flash, d'autres donnent une même durée de lumière que d'obscurité. Tous clignotent à peu près une fois par seconde.
Les clignotants les plus courants sont probablement les feux anti-collision (beacon). Ils sont rouges et se trouvent au-dessus et en-dessous du fuselage, au milieu. Ils sont souvent complétés par des feux à éclats blancs (strobe), que l'on retrouve aux extrémités de l'avion: sommet de dérive, bouts d'ailes, winglets, pointe arrière, parfois aussi sur le dessus du fuselage.

Phares d'atterrissage
Ces feux blancs appellés 'landing lights' en anglais ne clignotent pas et donnent une lumière très intense. Leur but est d'éclairer la piste lors du roulage et dans les dernières secondes de l'atterrissage. Ils sont souvent allumés pendant toute la montée et dès l'approche d'un aérodrome car ils se voient de loin et réduisent les risques de collision. Leur emplacement varie d'un avion à l'autre: dans la pointe avant, dans le bord d'attaque des ailes, fixés au train d'atterrissage, etc. Sur certains avions les phares d'atterrissage ne se trouvent que sur une aile; sur d'autres ils sont rétractables automatiquement avec les volets. Ils sont toujours munis d'un réflecteur de grande taille et leur lumière présente généralement une dominante jaune.

Les phares s'atterrissage sont les plus difficiles à reproduire sur nos maquettes. Il faut utiliser des ampoules de grande puissance. Celles-ci consomment beaucoup plus que les petites et sont moins courantes. En plus, la taille des réflecteurs n'est pas toujours compatible avec la construction de l'avion. Couper un bord d'attaque pour installer un feu d'atterrissage au milieu de l'aile signifie aussi que la structure est fragilisée à cet endroit. Malheureusement, ces feux se situent souvent dans une zone déjà plus faible, là où se trouvent le train rentrant et le servo d'ailerons par exemple...

Eclairage additionnel
On trouve d'autres feux un peu partout, surtout sur les appareils de grande taille. Les avions de ligne possèdent des phares blancs pour éclairer le logo de la compagnie sur la queue ('logo lights'). D'autres feux plus utiles sont braqués sur les moteurs ou les bords d'attaque et permettent au pilote de voir si du givre se forme sur l'avion. Des gyrophares oranges ou rouges préviennent les distraits que la rampe de chargement va s'ouvrir et une multitude de petites lampes éclairent les panneaux d'accès aux équipements pour le personnel au sol. Enfin, il ne faut pas oublier l'éclairage de la cabine et celui du cockpit.

'LED it be!'

Depuis quelques années, la technologie des diodes lumineuses (LED) vient au secours des aéromodélistes. Dorénavant, il ne faut plus se tracasser de l'alimentation électrique. Ces loupiotes consomment tellement peu qu'on peut les raccorder simplement à l'accu de réception sans risque de le vider. Auparavant on utilisait de petites lampes à incandescence provenant de lampes de poche et il fallait un accu séparé.
L'usage de LED permet aussi de gagner beaucoup de poids. Non seulement ces ampoules sont petites et légères, mais en plus un fil minuscule suffit à les alimenter. Elles sont insensibles aux chocs et leur matière se colle facilement.Cerise sur le gâteau: elles ne chauffent pas et ne fondent pas les caches en plastique les abritant.
La durée de vie des LED est telle qu'on peut les 'noyer' à demeure dans une construction, puisqu'il ne faut jamais les remplacer. Issues de la technologie des semi-conducteurs, les LED ont aussi la particularité de pouvoir s'allumer et s'éteindre rapidement sans griller. En électronique on les fait clignoter des milliers de fois par seconde sans problèmes! Des montages très simples permettent de les faire clignoter, et même de simuler les flashes des feux à éclats. Enfin, elles supportent tous les voltages utilisés en modélisme, à condition d'être alimentées à travers une résistance en série.

Bleu, blanc, LED

Plusieurs modèles de LED conviennent à l'aéromodélisme, de la simple LED 5mm à la 'jumbo' 10mm à cône inverse. Toutes les couleurs primaires sont disponibles: rouge, vert, bleu, jaune, blanc,... Notez que le plastique des ampoules de couleur est le plus souvent clair; la couleur ne se voit que quand elles sont allumées. Un coup de marqueur à alcool fait alors des miracles.
Sur les avions réels munis d'ampoules halogènes, les feux blancs sont souvent bleutés. C'est parfait car les LED blanches les plus courantes donnent une lumière froide tirant sur le bleu. Par contre, les phares d'atterrissage ont une teinte plus jaune. Mais où dénicher une LED 'blanc chaud' ('warm white')? Il suffit de se rabattre sur Internet. Hong-Kong est devenu le repaire de nombreuseuses boutiques spécialisées en LED. L'offre est immense, les prix démocratiques et le service rapide.
Voici quelques adresses sur internet, mais il y en a bien d'autres:
http://www.besthongkong.com
http://stores.befr.ebay.be/TopBright-Led-Store
http://stores.befr.ebay.be/HKJE-Led-Lamp-Center

Cône inverse

Les LED éclairent comme un spot et ne se voient pas de côté. vous aurez beau acheter un modèle plus gros et plus puissant, le cône de lumière dépasse rarement quelques degrés. Pour pallier à ce problème, les ingénieurs ont inventé la LED à cône inverse ('inverted LED'). Celle-ci a été rapidement adoptée par l'industrie automobile et on la trouve désormais sous la référence '194' pour les stop, les clignotants ou les feux de stationnement. Au lieu d'avoir l'extrémité bombée en forme de lentille, cette LED est coiffée d'une sorte de pyramide inverse, ce qui lui permet d'éclairer les côtés. En contrepartie, elle est beaucoup moins visible de face. Elle est collée dans un soquet en plastique qui cache en outre une diode et une résistance correspondant à l'alimentation en 12 volts. Pour une alimentation en 6 volts ou moins, il est possible d'ouvrir cet 'emballage' d'un coupe de 'Dremel' pour souder un fil après la résistance. La LED inverse est parfaite pour reproduire des feux clignotants blancs ou rouges.
Pour les feux de position, choisissez une LED de forme traditionnelle. Un angle d'éclairage important ('wide angle') est préférable: 60° par exemple. Comme on vole généralement la journée, il faut que la LED soit très puissante, sinon on ne la voit pas. Choisissez la taille en fonction de l'échelle de l'avion: 5, 8 ou 10mm.
Pour être vus la journée, les phares d'atterrissage doivent être 'maousse costauds'. Ils peuvent aussi être munis d'un réflecteur parabolique. Celui-ci se trouve dans les boutiques spécialisées sur internet. Les nouvelles LED 'Piranha', 'ProLight' ou 'Luxeon' de 1, 3 voire même 5 watts sont tentantes, mais elles sont chères, consomment plus et nécessitent l'emploi d'un accu séparé, la batterie de réception ne suffisant plus.
Il existe des LED standard clignotantes d'origine. Celles-ci cachent un minuscule circuit les faisant clignoter à peu près une fois par seconde. Elles sont de faible luminosité mais peuvent contrôler une seconde LED plus brillante connectée en série. Le voltage de l'ensemble passe alors à ±7volts, ce qui exclut l'usage d'une batterie de réception. Leur clignotement ressemble à un feu rotatif. Les amateurs d'électronique peuvent aussi fabriquer un oscillateur très simple à base de transistors ou d'un circuit LM3909. Tapez 'LED flasher' sur internet et vous aurez des centaines d'examples.

Raccordement

Les LED courantes consomment 20mAh sous 3,3 volts. Elles ont une résistance interne très basse, ce qui signifie que si on les raccorde directement à la batterie, elles grillent rapidement. Pour limiter le courant qui les traverse il faut obligatoirement les munir d'une résistance en série. La valeur de cette résistance dépend du voltage de l'accu et de la consommation de la LED. La formule à utiliser est: R = (Vin - Vled) ÷ I
'Vin' est le voltage d'alimentation, par exemple 6 volts pour un accu de réception chargé à fond. 'Vled' est le voltage de la LED, en général 3,3 volts. Enfin, 'I' est le courant en ampères, le plus souvent 0,02A. Dans notre exemple il faudrait une résistance de (6-3,3)÷0,02 = 135 Ohms. Si vous ne trouvez pas de résistance de cette valeur exacte, prenez simplement la valeur standard la plus proche: 120 ou 150 Ohms.
La résistance se soude à n'importe quelle patte de la LED. Comme les LED sont polarisées, il est important de brancher le positif (fil rouge) sur la bonne patte. Sur les LED neuves, la patte positive est plus longue. Sinon, le côté négatif possède un plat sur l'emballage plastique et supporte l'élément émetteur de lumière. En désespoir de cause, il suffit de tester brièvement. La LED ne grillera pas si elle est raccordée à l'envers pendant une fraction de seconde, pourvu qu'elle soit munie de sa résistance!
Utiliser une seule résistance pour un groupe de LED en parallèle est une mauvaise idée. Il vaut mieux souder une résistance à chaque LED. Sans quoi, on peut avoir des surprises, comme des LED qui ne s'allument pas ou des résistances qui surchauffent.
Méfiez-vous des LED de super-haute intensité. Certaines ont une consommation de 300mAh au lieu des 20mAh habituels! Une telle LED alimentée par un accu de propulsion par exemple nécessite une résistance capable de dissiper plus de chaleur. On peut mesurer la puissance nécessaire par la formule suivante: P = (Vin-Vled )x I
Si l'accu fait 12 volts, la puissance est alors de: (12-3,3) x 0,3 = 2,61 watts!
Il faut une très grosse résistance pour une telle LED.
Pour une LED 'normale' il suffit de: (12-3,3) x 0,02 = 0,174 watts. Une petite résistance classique de 1/4 de watt (0,25 watt) est suffisante.
Si le courant total de votre montage dépasse quelques centaines de mA, il est plus sage d'employer un accu séparé ou d'utiliser l'accu de propulsion si l'avion est électrique.
Pour ce qui est des fils, le plus fin est le mieux car il faut souvent aller au bout des ailes ou du fuselage et le poids compte. Un seul 'cheveu' de cuivre tiré d'une longueur de cable électrique 220 volts 'multibrins' est suffisant. On peut le noyer dans la construction ou même le coller à l'extérieur du modèle ou sous l'entoilage. Bien sûr, il faut éviter que les deux fils se touchent puisqu'ils ne sont pas isolés. Il est donc préférable de souder quelques centimètres de fil isolé souple (comme du fil de servos) à l'extrémité, là où le raccordement se fait.

Vol de nuit

Les amateurs de Saint-Exupéry en seront pour leurs frais: il n'est pas possible de voler de nuit avec un modèle équipé de feux 'réalistes'. En tout cas, pas en toute sécurité... Par contre la tombée du jour est un vrai régal, surtout en automne après le passage à l'heure d'hiver. Préférez un avion lent, assez grand et facile à piloter. L'important est d'encore voir la silhouette de l'avion pour savoir dans quel sens il vole. Oubliez la voltige, on est très vite désorienté malgré l'éclairage.
Pour voler réellement dans le noir complet, il faut équiper un modèle léger et 'incassable' (comme un EasyStar) de fils lumineux au néon. Ce n'est pas très réaliste, mais l'effet est certainement impressionnant! Vous en trouverez quelques exemple ici:
http://www.glowire.com/rcairplanes.htm
http://www.vibelights.com/rcplcaandhe.html
Voilà, vous savez tout. Alors, bon travail et à bientôt dans la pénombre des terrains!

LED: Bon à savoir...
La puissance des LED est exprimée en 'mcd' ou en 'Lumen'. Ces chiffres, même quand ils sont corrects, ne disent pas grand-chose sur la lumière réellement perçue. Celle-ci dépend aussi de l'angle d'émission. Une LED qui produit un cône de seulement 12 degrés est parfaite pour une lampe de poche, mais sera inutilisable sur nos avions. Bien sûr, la quantité de lumière est en rapport avec la consommation. Mais dans les LED standard qui consomment 20 mah on trouve de grandes différences de puissance... et de prix.

Flash!
Reproduire l'effet 'flash' d'un feu à éclats est très simple, sans devoir charcuter un flash d'appareil photo et s'exposer à de la haute tension. Heureusement pour nous, il existe un circuit à la portée de tous les modélistes, même ceux qui n'y connaissent rien! Le seul problème est qu'il nécessite au moins 11 volts pour fonctionner. C'est parfait pour les avions électriques alimentés en 3 ou 4 éléments LiPo. Les autres auront besoin d'un petit accu séparé.
Il suffit de trois composants en plus de la LED: un condensateur électrolytique, un transistor 2n2222a et une petite résistance. Ce sont des composants très courants et bon marchés. Ils peuvent être montés directement sur un bout de balsa, en piquant les pattes à travers le bois. Ce circuit peut commander deux LED en parallèle: idéal pour les feux anti-collision rouges situés au-dessus et en-dessous du fuselage. Ils flashent alors en même temps.
Beaucoup d'autres transistors NPN fonctionnent bien aussi. La valeur de la résistance commande la fréquence et dans une moindre mesure l'éclat: une forte résistance ralentit le clignotement et diminue l'éclat.

La valeur du condensateur commande avant tout l'intensité de l'éclat mais aussi la fréquence: un gros condensateur augmente l'éclat et ralentit le clignotement.
Pour l'alimentation de deux LED de 20mA en 4 LiPos (14,8v), des valeurs de 8,2KΩ et 470µf conviennent.
Notez que la fréquence suit le voltage. Quand l'accu est vide (ou que le moteur tourne à fond), les feux clignotent nettement moins vite. Attention, ce montage ne convient pas 'tel-quel' aux LED à très forte consommation.